极端气象灾害下考虑不确定断线故障的电力系统随机优化调度

摘要

近年来，世界范围内由极端气象灾害引起的数起电力系统重大事故，不仅给电网的安全稳定运行带来了严重影响，而且造成了国民经济的巨大损失。为保障电网安全稳定运行，遏制电力系统事故的扩大，减小停电损失，电网应加强事故安全应对措施，通过采取有效的紧急优化调度方案来恢复系统正常运行。因此，开展自然灾害下电力系统优化调度研究具有十分重要的现实意义。
　　 本文首先通过泊松分布刻画极端气象灾害下输电线路断线故障的不确定性，并通过卡方检验证明该分布的有效性。考虑到电网复杂性，假设系统线路故障彼此独立，在此基础上，利用Copula函数模拟了多条线路故障的概率相关性，并采取K-S测试检验该假设可行性。
　　 在考虑极端气象灾害下线路断线故障概率基础上，进一步提出基于机会约束的电力系统随机优化调度方法。不同于传统的机会约束求解方法，本文采用抽样平均近似处理机会约束问题，将目标函数中随机优化调度模型转化为非连续、非可微的确定性优化问题。并进一步借助差分进化算法求解确定性优化问题，从而准确获得自然灾害下系统损失最小的发电调度和切负荷费用。通过编制的MATLAB程序，实现IEEE-9节点系统算例分析，对差分进化算法做了改进并与传统方法所得结果进行比较。仿真计算结果表明本文提出的方法充分考虑了自然灾害下电力断线故障的不确定性，能快速准确计算出电力系统切负荷量和发电调度费用，得出系统最优调度方案，从而为电力系统防灾、减灾提供重要的理论依据。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 研究现状分析

1.2.1 优化调度中考虑自然灾害影响的重要性

1.2.2 电力系统优化调度研究现状概述

1.2.3 随机条件下电力系统的优化调度

1.3 本文的主要工作

第二章 输电线路断线故障的概率计算

2.1 引言

2.2 气候模型

2.2.1 气象状况的等效模型

2.2.2 极端恶劣灾害的典型特点

2.2.3 全球气候变化及其对电力系统的影响

2.3 采用泊松分布模拟线路故障概率

2.4 卡方分布检验

2.4.1 卡方分布的基本概念

2.4.2 卡方分布的检验过程

2.5 断线故障的联合概率分布计算

2.5.1 COPULA函数的基本概念

2.5.2 COPULA函数的秩相关系数

2.5.3 KOLMOGOROV-SMIRNOVTEST(K-S检验)

2.6 小结

第三章 基于机会约束的电力系统随机优化调度以及求解方法

3.1 引言

3.2 机会约束规划

3.3 优化调度模型的建立

3.4 求解方法

3.4.1 抽样平均近似算法的基本概念

3.4.2 抽样平均近似算法化简机会约束

3.5 基于差分进化算法的电力系统随机优化调度

3.5.1 现代启发式优化算法综述

3.5.2 差分进化算法综述

3.5.3 利用差分进化算法求解优化模型的基本步骤

3.6 改进的DE算法

3.7 小结

第四章 算例分析

4.1 输电线路故障次数的泊松分布检验

4.2 算例分析

4.3 小结

第五章 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 展望

参考文献

致谢

附录A （攻读学位期间发表的论文及专利目录）

附录B （攻读硕士学位期间参加的相关课题